行星大气抵御恒星的“潮汐锁定”

行星被大气层包裹，它们更有可能避免主恒星的“潮汐锁定”，甚至稀薄的大气层也使得行星保持了自由旋转状态，好似地球的自转形成了白天与黑夜。加拿大和法国的天文学团队最近探讨了行星大气层的物理作用，独特的理论视角增加了生命行星存在的可能。很多系外行星位于昏暗恒星的宜居带，天文学家相信，作为“昏暗太阳”的矮星在银河系十分常见。位于昏暗恒星宜居带的行星可能有陆地气候的类型。多伦多大学的天文学家杰里米·勒孔特对行星大气层的奇特作用感到了意外，人们以前没有分析行星大气层的强大作用力。

直到目前为止，天文学家发现了1000多颗系外行星，它们绕着主恒星旋转，好似地球绕着太阳旋转。清晰的行星图像显示，宇宙小岛的银河系包含了数量惊人的行星，但人们不知道其中有多少颗孕育了生命的行星，在“大而小”的银河系有多少颗生命行星？大多数恒星是橙色和红色的矮星，它们比我们的太阳冷而小，发出了昏暗的光线，宜居行星需要“蜷缩”或“依偎”在主恒星附近，以获得更多的热量，“停泊”在主恒星“港湾”的行星遇到了引力的更大作用，行星与主恒星靠得越近，恒星对它们释加的潮汐引力越大。

潮汐力影响了行星的旋转速度，当潮汐力在极端情形达到一定的强度时，行星受到了主恒星的“潮汐锁定”，受潮汐力影响的行星旋转得越来越慢。好似地球的潮汐力锁定了月球。恒星的潮汐力使得行星的一面永远朝向恒星，行星的另一面永远背向恒星，造成了一种独特的自然现象，朝向恒星的一面是永恒的白天，背向恒星的一面是永恒的黑夜，永恒黑夜行星一面的气温极为寒冷，一幅“大冰冻”黑夜世界的景象。

地球十分幸运，太阳比典型的昏暗恒星明亮了很多，远离太阳的地球恰好有适宜的气温，还避免了太阳潮汐力的锁定，地球在自由转动中形成了辐射均匀变化的白天和黑夜，东半球或西半球没有落入永恒的白昼和黑暗，在地球上大部分维度地区生活的人们经历了每天24小时白天与黑夜交替变化的时光流逝。水星和金星十分不幸，太阳潮汐力显著减低了它们的旋转速度，水星的自转周期（一天）为58.65天，公转周期（一年）为88天，水星的一天相当于地球一年的三分之二，这是一个十分漫长的白天和黑夜。

假如有地球人移居到水星，人们只得白天睡去，黑夜醒来，也可能在白天毫无睡意，在黑夜昏昏欲睡。水星的白天气温升到能够融化铅的程度，水星的夜晚气温降到低于土星的温度。太阳潮汐力减慢了金星的旋转速度，而金星沿太阳的公转周期为225天，自转周期为243天，两类周期出现了轻微的不匹配。金星有厚实的大气层，它的地面大气压为地球的93倍，大气层和金星表面发生了摩擦，使得金星改变了旋转速度。

《科学》杂志刊登了一项天体物理学的研究成果，勒孔特和同事确立了一个研究课题：较薄大气层的行星会发生怎样的情形。假如含有稀薄大气的地球近距离地绕着一颗橙色或红色的矮恒星旋转，那么将会出现怎样的结果？他们的模拟计算显示，含有稀薄大气的地球在很多情形中保持了自由旋转，当相当于太阳质量60%的行星绕一颗红矮星旋转时没有发生“潮汐锁定”的情形，当这颗行星到主红矮星的距离只有地球到太阳距离的三分之一时，也没有发生行星被锁定的现象。

位于红矮星宜居带的行星可能有适宜气温和液态水。假如行星大气层的浓度为地球的10倍，模拟计算的结果显示，即使更靠近主恒星的行星仍然保持了自由旋转。宜居的真正含义多次刷新，自然奇迹挑战了人类认识的智慧。自由旋转的行星模仿了地球的气候类型，而被恒星潮汐力锁定的行星也能支撑生命的活动。白天和黑夜的行星都能维持生命活动的条件。地球上的某些动物白天休息，晚上活动，黑夜出行的动物扩大了生命的活动范围。有些行星的大气将白天积蓄的热量传导到黑夜，在黑夜出行的动物不再感到寒冷，处于黑夜一面的行星大气不会冻结和消失。

科学团队取得了十分有趣的研究成果，可能应用到很多其它行星的情形。橙色和红色矮恒星在宇宙中十分普遍，有些行星处在红矮星的宜居带。生命的可能不等于生命的现实，位于红矮星宜居带的行星不一定都有生命活动，科学团队考虑了其它的挑战因素，比如：靠近主恒星的行星有更快的绕转速度，好似水星的公转周期比地球短了很多，小行星和彗星频繁地撞击水星和金星，它们的大气层被踢出圈外，好似上演了一场别开生面的“踢馆赛”。人们很难想象生命在频遭小行星和彗星撞击的行星有良好的生长条件，地球曾得益于小行星和彗星的撞击，它们破坏了地球的生态环境，但同时给地球带来了大部分生命体所需的水资源。

（编译：2015-1-16）